(57)【要約】【課題】  被検者を回転させながらＸ線撮影を行うＸ線画像診断装置において、回転中被検者が非回転部（撮像部）に衝突する危険を確実に回避する。また、回避時、被検者への衝撃が加わらないように停止する。【解決手段】  回転検査中の被検者および被検者の一部がＸ線撮像部と衝突の恐れがある危険領域に移動したことを検知する検知手段と、被検知部位がＸ線撮像部に衝突するまでに進む回転角度を取得する角度取得手段と、前記回転角度に応じて、被検者回転支持体の回転動作を制御する第１の制御手段とを有するＸ線画像診断装置。【選択図】  図１
2005177380.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者を回転可能に支持する被検者回転支持体と、前記被検者回転支持体に乗った被検者にＸ線を照射するＸ線源と、前記被検者を挟んで前記Ｘ線源と対向配置され前記被検者の透過Ｘ線を検出するＸ線撮像部とを備え、前記被検者回転支持体、Ｘ線源、Ｘ線撮像部を連動してＸ線画像を取得するＸ線画像診断装置において、
回転検査中の被検者および被検者の一部がＸ線撮像部と衝突の恐れがある危険領域に移動したことを検知する検知手段と、被検知部位がＸ線撮像部に衝突するまでに進む回転角度を取得する角度取得手段と、前記回転角度に応じて、被検者回転支持体の回転動作を制御する第１の制御手段とを有したことを特徴とするＸ線画像診断装置。
【請求項２】
被検者を回転可能に支持する被検者回転支持体と、前記被検者回転支持体に乗った被検者にＸ線を照射するＸ線源と、前記被検者を挟んで前記Ｘ線源と対向配置され前記被検者の透過Ｘ線を検出するＸ線撮像部とを備え、前記被検者回転支持体、Ｘ線源、Ｘ線撮像部を連動してＸ線画像を取得するＸ線画像診断装置において、
回転検査中の被検者および被検者の一部がＸ線撮像部と衝突の恐れがある危険領域に移動したことを検知する検知手段と、被検知部位がＸ線撮像部に衝突するまでに進む回転角度を取得する角度取得手段と、前記回転角度に応じて、被検者回転支持体の回転動作を制御する第１の制御手段と、前記検知結果に応じて、Ｘ線の照射を制御する第２の制御手段とを有したことを特徴とするＸ線画像診断装置。
【請求項３】
前記請求項１、２に記載の第１の制御手段は、前記回転角度に応じて、回転中にある被検者回転支持体の回転停止までの減速度を変更するように制御すること特徴とする請求項１、２に記載のＸ線画像診断装置。
【請求項４】
前記請求項２に記載の第２の制御手段は、前記回転角度に係わらず、前記検知結果に応じて、直ちにＸ線の照射を停止するように制御することを特徴とする請求項２記載のＸ線画像診断装置。
【請求項５】
前記請求項１、２に記載の衝突危険領域は、前記被検者回転支持体の回転中心からＸ線検出器までの最短距離を半径として描かれる円筒形のエリアの外側により構成されることを特徴とする請求項１〜４記載のＸ線画像診断装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被検者の透過Ｘ線からＸ線画像を得るＸ線画像診断装置に係り、特に被検者側を回転移動させながらＸ線画像を取得するＸ線画像診断装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像処理装置の高速化が著しく、従来の２次元画像による診断から３次元画像を用いた診断が行われるようになってきた。これまでは、コンピューテットトモグラフィー装置（ＣＴ装置）を用いた３次元診断画像が主に用いられてきたが、最近ではイメージインテンシファイア（Ｉ．Ｉ．）、２次元平面検出器を代表とする２次元センサを用いて２次元画像から３次元画像を演算することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特開２０００−１１６６３５号では、回転支持体に座った被検者を回転させながら、Ｘ線曝射して、被検者の３６０度の方向からの画像を得る構成が述べられている。前提案のＸ線画像診断装置では、撮影前または撮影中に被検者から操作者へ情報を伝達できる手段、また、被検者に撮影開始から撮影終了の期間を、音声、映像で通知できる手段を有し、被検者の安定した画像を得られるように構成したものであるが、同時に、被検者の安全についても考慮された提案であった。
【０００４】
特開２０００−１１６６３５号公報の第１図において、被検者は回転検査中に遠心力で落ちそうになる等の異常事態が生じた場合は、被検者が握る握り棒に設けられたスイッチを押して、操作者に停止要求信号を発することが可能となっている。
【特許文献１】特開２０００−１１６６３５号公報（第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前述の従来例は、被検者から操作者に停止要求し操作者が判断して回転撮影を中断させる構成であり、停止までには若干の時間が必要であった。
【０００６】
被検者側を回転移動させながらＸ線画像を取得（撮影）する場合、被検者の体動を抑えるため息止めを行う必要がある。そして息止め可能時間から、３６０度を４秒程度で回転させる仕様となっている。したがって、わずかな時間で被検者の回転位置が変化し、特に回転している被検者の周囲で、回転していない物体との衝突には注意が必要である。本発明が関与する構成では、被検者回転手段とは別に、Ｘ線発生装置、Ｘ線受像部が必要である。Ｘ線発生装置は被検者から離れて配置することが可能であるが、Ｘ線受像部は、可能な限り被検者に近づけて配置する必要がある。そこで、被検者がＸ線受像部に接触する事故を防止する手段が必衰である。
【０００７】
また、前述の従来例では、停止までに、被検者、操作者の判断が介在にしている。被検者の安全は操作者の判断に係わらず、確保する必要があり、前構成では不十分であった。
【０００８】
一方、停止動作においては、回転状態からの急停止となる場合、慣性力により被検者に衝撃が加わる恐れがあることを考慮しなければならない。そこで、必要以上の急激な停止が生じない構成とすることが望まれる。
【０００９】
そこで、本発明は、上記問題を解決するために成されたものであり、その目的は、回転撮影中、異常事態が生じた場合、確実に被検者の安全を確保すると共に、停止時には、安全を確保できる範囲で被検者への衝撃を軽減することができる構成を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
かかる目的下において、
被検者を回転可能に支持する被検者回転支持体と、前記被検者回転支持体に乗った被検者にＸ線を照射するＸ線源と、前記被検者を挟んで前記Ｘ線源と対向配置され前記被検者の透過Ｘ線を検出するＸ線撮像部とを備え、前記被検者回転支持体、Ｘ線源、Ｘ線撮像部を連動してＸ線画像を取得するＸ線画像診断装置において、
回転検査中の被検者および被検者の一部がＸ線撮像部と衝突の恐れがある危険領域に移動したことを検知する検知手段と、被検知部位がＸ線撮像部に衝突するまでに進む回転角度を取得する角度取得手段と、前記回転角度に応じて、被検者回転支持体の回転動作を制御する第１の制御手段とを有したことを特徴とする。
【００１１】
また、回転検査中の被検者および被検者の一部がＸ線撮像部と衝突の恐れがある危険領域に移動したことを検知する検知手段と、被検知部位がＸ線撮像部に衝突するまでに進む回転角度を取得する角度取得手段と、前記回転角度に応じて、被検者回転支持体の回転動作を制御する第１の制御手段と、前記検知結果に応じて、Ｘ線の照射を制御する第２の制御手段とを有したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、回転撮影中、被検者に異常事態が生じ、被検者に危険が生じる恐れがある場合、これを速やかに検出し回転を停止することにより、被検者とＸ線撮像部との衝突を確実に回避することができる。また、停止時の減速度を緩やかにすることにより、停止時に被検者に加わる衝撃を可能な限り和らげることができる。また、回転の停止に先立ち、Ｘ線の照射を停止することにより、被検者の不要な被曝を減少させることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１４】
（第一の実施形態）
本発明は、図１、図２に示すような放射線撮影システムに適用される。図１は側面配置図、図２は、図１の構成を上方から見た配置図である。
【００１５】
図中１０１はＸ線発生装置、１０２はＸ線管球、１０３は被検者を搭載して回転軸１０３ｃを中心に３６０°回転可能な回転支持体、１０４は被検者、１０５はＸ線撮像部、１０６は回転支持体１０３の回転、停止を行う回転駆動部、１０７は制御部、１０８は画像取込部、１０９は画像処理部である。制御部１０７は、回転信号により回転支持体１０３に座った被検者１０４を回転させながら、Ｘ線曝射信号でＸ線発生装置１０１により制御されるＸ線管球１０２よりＸ線を曝射する。また、曝射に同期して、制御部１０７は、画像取込部１０８を制御して、被検者１０４を透過したＸ線を、Ｘ線検出器１０５により画像データとして取り込む。画像処理部１０９では、被検者の３６０°の方向からの画像データを用いて、３次元画像を構成することができる。
【００１６】
次に本実施例の特徴とする構成について詳述する。被検者１０４を載せた回転支持体１０３周囲には、複数組の検出部１１０が配置されている。一組の検出部１１０は、例えば、図１のように光学式検出素子を用いて、発光素子１１１、受光素子１１２を上下に配置し、被検者の一部が発光素子１１１と受光素子１１２との光軸を遮った場合に検出するように構成することができる。このような検出部１１０が、図２に示すように、回転支持体１０３の周囲に回転支持体１０３の回転軸１０３ｃと同心円Ｓ上に複数組（図２では１１０ａ〜１１０ｇの７組）、配置されている。各々の検出部から回転中心１０３ｃまでの距離Ｌ１は、回転軸１０３ｃからＸ線撮像部１０５までの距離Ｌ２と同一（Ｌ１＝Ｌ２）、もしくは、若干短い距離（Ｌ１＜Ｌ２）となるように配置してある。即ち、いずれの検出部１１０によっても被検者１０４の部位が検知されなければ、回転撮影中、Ｘ線撮像部１０５への衝突は生じず、逆に、検知された場合、そのまま回転を継続すると、Ｘ線撮像部１０５との衝突が生じてしまうことになる。各検出部１１０からの信号は、制御部１０７へ入力される。この時、どの位置の検出部（１１０ａ〜１１０ｇ）が検知したかが識別可能となるように制御部１０７に接続されている。
【００１７】
検出部１１０により被検者の姿勢に変化が生じたことが検出され、検出信号が制御部１０７に伝達された時点で、制御部１０７は、被検者１０４とＸ線撮像部１０５との衝突を回避するため、回転駆動部１０６へ回転の停止信号を出す。回転駆動部１０６は停止信号を受けて、回転支持体１０３の回転を停止させるように制動機構を働かせる。制動機構は、停止に使用する制動力を変更することが可能な構成をとっている。これにより、急激な停止から緩やかな停止へと、停止時に被検者に加わる加速度を変更することが可能となる。前述のように、回転支持体は、３６０度を４秒程度の時間で、角速度にして１．６（ｒａｄ／ｓｅｃ）程度で回転している為、急激な停止は、被検者に衝撃が加わることとなり、好ましくない。そこで、Ｘ線撮像部との衝突が生じない範囲において、停止までの減速度を小さくすることにより、被検者への衝撃を和らげることが可能である。減速度をどの程度まで小さくすることが可能かは、被検者が回転する回転速度と、被検者がＸ線撮像部に衝突するまでの回転角度、即ち、停止までに回転が可能な制動回転角度より決められる。
【００１８】
本実施例では、制動回転角度は、被検者１０４を検知した検出部１１０の位置とＸ線撮像部１０５との位置関係から求められる。図２において、回転支持体１０３は、被検者を載せた状態で、矢印Ａ方向に回転する構成とする。そして、不測の事態が生じ、被検者はいずれかの検出器に検出されたとする。検出信号は、直ちに、制御部１０７に伝えられ、検出部の位置と回転支持体の速度から被検出部位がＸ線受像部に衝突手前で停止するために必要な減速度が算出される。
【００１９】
ここで、円周上を角速度ω０で移動している物体に加速度αが加わる場合、ｔ秒後の角速度ω、及び、位置θは、
ω＝ω０＋α・ｔ、θ＝θ０＋ω０・ｔ＋（α・ｔ２）／２
で表される（θ０は、ｔ＝０における位置）。
【００２０】
２式から時間ｔを消去すると、
ω２−ω０２＝２・α・（θ−θ０）………（１）
の関係が得られる。
【００２１】
本発明に当てはめ、検出部１１０とＸ線撮像部１１５の最短点とがなす角度をθ１、回転支持体の角速度をω１とすると、Ｘ線撮像部１１５手前で停止するために必要な減速度αは、（１）式より、
α＝−ω１２／（２・θ１）………（２）
となる。例えば、ω１＝１．６（ｒａｄ／ｓｅｃ）の等角速度で回転撮影している状態で、被検者の部位が、検出器１１０ｃで検出された場合を考えると、検出器１１０ｃの位置よりθ１＝１８５°が求まり、これらの値を（２）式に代入して、
α＝１．６２／（２×１８５π／１８０）＝０．４０（ｒａｄ／ｓｅｃ２）
減速度α＝０．４０（ｒａｄ／ｓｅｃ２）が得られる。これより、大きな減速度が得られる制動力を働かせれば、被検出部位がＸ線撮像部に衝突する手前で回転支持体が停止し、被検者の安全を確保することができる。Ｘ線撮像部に近い検出部で検出されるほど、制動力が大きくなり、検出器１１０ｇで検出された場合、最大の制動力で停止させることになるが、この場合は被検者の衝突による危険性を回避することを優先とする。
【００２２】
図３は、この一連の流れをフローチャートで示したものである。フローにおいて、Ｘ線曝射を停止するステップＳ５０６を新たに追加している。そして、Ｓ５０３で被検者のはみ出しが検出された直後、まず、ステップＳ５０６に移行する。ステップＳ５０６において、制御部１０７は、Ｘ線発生装置１０１に信号を送り、Ｘ線の照射を停止させる。ステップＳ５０６を以下のステップに先んじて行うことにより、減速度が緩やかで回転停止までに時間を要する場合でも、回転停止に先立ち、Ｘ線の照射を停止することができる。これは、被検者への不要な被曝を減少させる効果がある。
【００２３】
引き続き、ステップＳ５０７、Ｓ５０８において、限界制動角度と角速度が取得される。限界制動角度は、各検出部１１０とＸ線撮像部１０５との位置関係が既知であることより、検出信号を送った検出部が特定された時点で求まる。一方、角速度は予め撮影条件として制御部１０７が保有していれば、その値を使用したり、直接回転支持体に設けた回転計等の値を取得したりすることで求まる。得られた角度と角速度の値より、ステップＳ５０９で減速度が算出される。そして、ステップＳ５１０において、減速度を達成するために必要な制動力が決定され、ステップＳ５１１で回転支持体の回転を停止させる。
【００２４】
なお、検出部１１０の位置に応じて、予め減速度を段階的に決めておく構成を取ることもできる。例えば、図２において、検出部１１０ａ〜ｄの範囲では、検出部１１０ｄの位置で算出される減速度α１に、検出手段１１０ｅ〜ｆの範囲では、１１０ｆの位置で算出される減速度α２に、検出手段１１０ｇの位置では、１１０ｇの位置で算出される減速度α３のように、３段階に設定しておく。
【００２５】
更に、前述の３段階の設定を応用して、図５のように、検出部の数を減らした構成も考えられる。図５の実施例では、センサの数を、減速度の設定の数に絞り込んで配置している。即ち、図５において、Ｂの範囲で生じた異常は、検出部１１０ｄで、Ｃの範囲で生じた異常は、検出部１１０ｆで、Ｄの範囲で生じた異常は、検出部１１０ｇで、検出し、各位置での減速度α１、α２、α３で減速することにより、衝突を防止するものである。図２の実施例と比較して、被検者が検出領域に入ったことを検出するまでに、若干、時間を要する為、停止の減速度が大きくなること、不要な被曝が増加することが生じるが、構成を簡略化することが可能である。
【００２６】
（第二の実施形態）
図５は、本発明の第二の実施形態の説明図である。第一の実施形態では、減速度は、被検者を検知した検出部の位置を用いて算出した。その為、センサを複数個、固定側に配置して、異常のあった検出部を特定し、制動制御を変更する構成としたが、第二の実施例では、回転支持体近傍に設けた最低一つの検出部により構成することが可能であり、この検出部が被検者の異常を検出した瞬間の回転支持体の角度と、回転支持体上の検出部の位置から、被検出部位とＸ線撮像部との相対位置を算出し、制動制御を変更する構成としている。
【００２７】
図５は、本構成を説明する配置図である。被検者１０４は上部のグリップ１２３を掴んだ状態で回転支持体１０３上に座っている。このグリップ１２３近傍に検出部１２４が設けられている。第一の実施例では、検出部の配置している位置を角度情報として用いていた為、検出部を回転支持体の周囲に検出素子が鉛直方向となるように配置していたが、本実施例では、異常があったか否かが判定できれば良く、検出部は、任意の場所に任意の方向に配置することが可能となる。なお、どの位置に検出部を設けるかは、回転支持体に座った被検者の部位の内、移動可能であり、移動により危険領域Ｓに到達可能な場所に設ければよい。被検者の各部をベルト等で固定し移動を拘束すれば、異常検知に必要な検出部の数を減らすことが可能となるが、複数の被検者を効率よく撮影する為に、また、被検者への心理的圧迫を軽減する為に、被検者の固定具はできる限り少なく構成することが望まれる。そこで、固定具は最小限とし、固定具を設けない部位の近傍に検出部を設ける構成をとる。
【００２８】
図５において、被検者１０４は、回転支持体１０３の背当て１２１に寄り掛かり、腰部を固定具１２２で固定し、更に上部にあるグリップ１２３を掴むことで、安定した姿勢を維持できるように構成されている。拘束を、腰部の固定具１２２のみとすることで、被検者への心理的圧迫は少なくした上で、被検者が回転支持体の外に投げ出されるような危険は回避できる。このような構成で、検出部１２４をグリップ１２３近傍に設ける。検出部は、例えばグリップ１２３内にマイクロスイッチ等を組み込み、被検者が手を離すと信号が切り替わり検出するような構成とすることができる。なお、図６で示すように、右グリップには、スイッチ１２４ａが、左グリップには、スイッチ１２４ｂが配置され、左右の手の状態が別に検出できるに構成としている。
【００２９】
ここで、被検者の部位がＸ線撮像部に衝突するまでの回転角度について考える。第二の実施形態では、被検者の異常を動きの初動の段階で検出できるが、検知した後、被検出部位が危険領域のどの位置に現れるかポイントとして特定できない。ただし、装置及び身体の構造上、範囲を限定することは可能である。即ち、図６のような姿勢において、右手の位置は、Ｅの範囲に限られ、左手の位置は、Ｆの範囲に限られる。そこで、回転支持体が矢印Ａ方向に回転している状態でスイッチ１２４ａの検知が働いた場合、被検出部位がＸ線撮像部との衝突が最初に生じる恐れがあるポイントは、Ｅの範囲におけるＧ点と考えることができる。そこで、Ｇ点がＸ線撮像部に到達するまでに、回転を停止させるように制御すればよい。同様に、スイッチ１２４ｂの検知が働いた場合、Ｈ点と考えることができる。第一の実施形態では、検出部は固定側にあり、検出部とＸ線撮像部との位置関係は一定であったが、第二の実施形態では、検出部は被検者と一緒に回転するため、前記Ｃ点、及び、Ｄ点とＸ線撮像部１０５との位置関係が定まらない。そこで、検出部が検知した時点の回転支持体の回転角度を取得して、Ｃ点、及び、Ｄ点とＸ線撮像部１０５との位置関係を求め、回転角度を算出する。
【００３０】
第二の実施形態の動作フローを図７に示す。図７において、図３の動作フローと同一のステップは同一番号で示している。前述のように第二の実施形態では、検出部が被検者と一緒に回転するため、図３のステップＳ５０７のように、検出部からの情報だけでは検出部とＸ線撮像部との位置関係（制動回転角度）が定まらない。そこで、ステップＳ５１３で、まず検出部の位置情報を取得し、Ｓ５１４で検知した時点での回転支持体の回転角度を取得し、Ｓ５１５において、回転支持体における検出部の位置と回転支持体の回転角度から、被検出部位がＸ線撮像部との衝突を避けるための制動回転角を算出する。
【００３１】
第二の実施形態では、検出部を被検者の近傍に配置できるので、被検者の状態の変化を初動の段階で検出することが可能である。これにより、被検者の姿勢の異常を早期に検出できると共に、不要な被曝を早期に中断することができる。なお、第１の実施形態と第２の実施形態を組み合わせ、固定側と回転側の両方に、検出部を設ける構成をとることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】第一の実施形態のシステム配置図
【図２】第一の実施形態のシステム配置図（図１の構成を上方より見た図）
【図３】第一の実施形態の動作フローチャート
【図４】第一の実施形態を応用したシステム配置図
【図５】第二の実施形態のシステム配置図
【図６】第二の実施形態のシステム配置図（図５の構成を上方より見た図）
【図７】第二の実施形態の動作フローチャート
【符号の説明】
【００３３】
１０１  Ｘ線発生装置
１０２  Ｘ線管球
１０３  回転支持体
１０４  被検者
１０５  Ｘ線撮像部
１０６  回転駆動部
１０７  制御部
１１０  検出部
１２３  グリップ
１２４  検出部
【図１】
2005177380.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2005177380.tif 000008
【図７】
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